第32章 取之不竭的能源
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所属部分：警世故事
引申话题：永动机、超守恒
“自由能”（free energy）这一概念打破了能量守恒定律的传统观点。它认为通过某种途径，人们可以使产生的能量大于被消耗的能量。如果这种方法确实存在，我们就有可能凭空获得永不枯竭的能量来源。但是，能够产生自由能的装置显然是不存在的。它违背了能量守恒这一原则，更何况至今也没人造出这样的机器。
关于科学的哲学思想、科学史以及科学的方法论，其重要性和教育下一代的价值不言而喻。在这一点上，我完全同意您的观点。我们这个时代有太多人，只看到眼前的那几千棵树，却意识不到这是一片森林。甚至许多科学工作者也是如此。
——阿尔伯特·爱因斯坦
说实话，观察那些号称生产自由能的装置如何工作，其实是一件挺有意思的事。它们通常像是精美的艺术品，造型颇为复杂，由数不清的相互配合的小零件组成，带着一股“蒸汽朋克”式的气息。它们身上也存在着种种谜团——当它们工作的时候，哪些部分其实是被人做了手脚的？到底什么地方搞错了？有些装置就像一个黑色的箱子，外人只看到它生产出能量，却无法拆开它一窥究竟。对伪科学来说，这些东西可以算得上是非常了不起的成就了。
2006年12月，一家位于都柏林的公司承诺将当众展示他们的最新设备。这家公司名叫斯特奥恩（Steorn），他们要展示的设备是一台叫作奥尔博（Orbo）的永动机。通过这台机器，人们可以生产出“永远用不完的能源”。2016年11月，时间已经过了整整10年，在挥霍了总计2 000万美元的资金后，这家公司宣布关闭门店，并将其资产清盘。斯特奥恩公司的故事，就是人类历史上发明自由能装置和永动机的一个缩影。
在有限的几个不容置疑的科学定律中，物质和能量守恒算是最具代表性的一个——任何东西都不可能凭空出现。也就是说，如果有人声称他发明了永动机，或者能产生自由能的机器，或者这台机器产生的能量大于它所消耗的能量，那么他一定搞错方向了。发明它们的家伙要么是受人误导，要么根本没有一点科学上的常识。无知的妄人才会这么想。如果不是脱离现实，异想天开，那么只能认为他是个彻头彻尾的骗子。可事实上未必如此。我们很多人会上他的当，会相信他是个孤独的科学天才。其他人都失败了，而只有他完成了这个似乎不可能完成的任务。
鼓吹自由能的人有一个普遍特点，那就是极度缺乏敬畏之心。这是伪科学的一个普遍现象，但是总有一些头脑发热的人会认为，自己已然突破了物理学的基本规律。这个特点在他们身上表现得尤为明显。
“自由能”机器又被称为“超守恒”（overunity）装置，据说可以产生比自身消耗更多的能量，即它的能量转换效率超过100%。（unity是指能量转换效率达到100%的状态，因此overunity就是超过这一状态）。可惜，热力学定律是不会允许这种情况发生的。根据热力学第一定律，在转化和传递过程中，输出的能量不会超过输入的能量。热力学第二定律也指出，这两者实际上不可能真正相等——做功本身也得损耗能量，这部分能量是无法产出的（这一现象也被称为“熵”值增加）。
你还可以在物质或能量守恒的原则下来思考上面这段话——能量不会无缘无故自己冒出来。也就是说，必定存在产生该能量的源头。
这些定律被认为是坚不可摧的——否则就不叫定律了。与理论和猜想截然不同，它们在科学殿堂的神圣地位不容置疑。我们应当承认，人类目前掌握的科学知识还十分有限，但是如果要说连热力学定律都靠不住了，那也未免过于离奇。除非能拿出板上钉钉的证据，否则科学界根本不会去考虑推翻它。
不过总有人不那么安分。比如上面这家斯特奥恩公司，曾多次承诺公开展示它的产品，但每次展示都不怎么让人信服。2007年，它曾打算让奥尔博公开亮相，但演示最终没有成功。当时工作人员的理由是设备故障，并向公众保证只要加上几颗螺丝钉，就能很快再回来继续展示。2009年他们再次公开展示了他们的机器——一台永动机（就是那种黑箱式的）。由于没有确凿证据能证明这台机器的确永远不会停下来，很快它就被人们当成是一次哗众取宠的炒作。
斯特奥恩公司也曾经邀请科学界代表来检验其产品。经过实地调研后，专家组于2009年一致得出结论：这玩意儿根本没办法“永动”。接下来，这家公司继续找各种理由为自己辩护，推迟产品的演示，并向公众承诺还有下一次演示，直到把自己搞垮。
通过下列几种常见的途径，人们真的会相信自己掌握了生产自由能的秘密（当然了，实际上根本没有）。
持续运动不同于自由能
有些新奇的装置看上去几乎可以不停地运动下去。比如，一个滚动着的球或者旋转着的飞轮，它们想尽办法戏弄重力，或者里面装了块磁铁，提供额外的动力来保持这样的运动状态。
虽然看上去炫酷十足，但这种运动实际上是不可能持续下去的。引力和磁力都无法创造永不停歇的动能。相对于顺势而为，你必须要花更多的力气（做更多的功），才能够摆脱引力或磁力的桎梏。人们会尽可能让那些机器运转时产生最小的摩擦力，以便让运行时间更长一些，但不可能从它这里获得额外能量。
别忘了做功就要消耗能量
曾经有人演示过用外接电源来驱动小马达，他们声称如果计算输入和输出的能量，后者应该大于前者。有时候他们纯粹是算错了，但在多数情况下，他们这么说是因为没有把所有参与这一过程的能量都考虑进去（或者进行测量）。他们只知道把机器往实验室或者大学校园里面一扔，并且告诉他们这东西肯定管用。他们会找一些“专家”来进行验证。这些专家往往乐意帮忙，但是想得却比较简单。他们也许对物理学或工程学有一定的了解，但如果要对“超守恒”现象加以详细验证，他们的才能显然无法胜任（就像有些专家没有经过深思熟虑，就匆忙宣布“聪明的汉斯”会做算术题）。历史上已经有无数人宣称自己解决了这个问题，可是迄今为止，没有哪一台生产所谓自由能的机器能够经得起科学检验。
不同形式间的能量转化
还有些人号称发现了能够源源不绝产生能量的秘密——其实就是将电池和马达拼凑起来，比如用一节电池让马达转动，然后靠它给下一节电池充电。我对此只能表示无语。这种做法倒也不算骗人——只是给电池充电时，你会发现第二节电池获得的电量要比第一节电池带动马达时所释放的要少。马达转动起来会有声音，可能还会迸出火花。发声、发光其实就是能量损耗的过程。我敢打赌，这样做还会让马达发热，而由此产生的余热也会让它损失一部分能量。所以说，让第二节电池维持与第一节电池同样量级的电能根本办不到。
小小一节电池就能让马达工作这么久，搞不好连发明这套装置的人也没想到。尤其是部分能量还能回收利用——比如给第二节电池充电。他们会觉得自己的发明是独一无二的，并总结说，即使安装更强劲的马达，并给予其更大的电量载荷，这个东西还是能够正常运行。如果无法运行，他们会归咎为技术和工程上的问题，而从没想过是否违背了物理学的基本定律。因此，修修补补似乎成了家常便饭。只要排除所谓的“故障”，这套装置还可以继续运行下去。可惜这完全是痴人说梦。为了能找到超越“能量守恒”的方法，人们不惜前仆后继，代代相传——这也是一种“永动”。
做大就能做强？
如果刚开始只能产生有限的能量，那么有人会大胆推测，假如对整套装置进行规模化升级，应该能取得更好的效果。可问题在于，在规模还不大的时候，人们很容易会忽略掉一些不易察觉的问题。一旦想要把装置做大做强，这些问题就会被放大，异常明显。所谓的永动装置从来不敢大规模演示，这不是没有道理的。我也常跟人说：如果你能让一所房子仅依赖所谓的“自由能”，我才会对你的想法感兴趣。
骗人的陷阱
不少所谓永恒运动装置明显是设计好的“局”——真真假假，叫人难以分辨。有人上当是因为太容易相信别人，有些则纯粹是自欺欺人。如果你敢拍胸脯说“一定能发现自由能”，你会很容易引起那些没有多少科学头脑的土豪的注意。历史经验告诉我们，如果有人敢这么说，最好不要轻易相信他的话。那些千方百计要卖给你东西的，或者经常请你对这类发明给予经济支持的，他们要么出自真心相信，要么就是有意蒙人。
妄尊自大
在宣布此类发明时，人们多少会带有一点骄傲情绪。假如有人试图谦逊一下，反倒让人觉得他们犯了个错误，毕竟如此重大的创新成果足以颠覆人类文明，而且不为科学界所知这么多年。
妄自尊大是伪科学的一个普遍现象。如果你自认为是个天才，天才到能够打破物理学的定律，能够让教科书改写，能够在无数前辈倒下的地方取得成功，那么你最好再三确认你是对的。否则，我们将不得不面对那些依靠直觉和极度自信得出的结论。这些结论明明荒唐可笑，却又偏偏说得如此冠冕堂皇。
永动机就是这种奇谈怪论的终极形态。自由能是其吸引力的一部分——想象一下，如果真的能实现，世界会是什么样子！这些自由能设备本身就是对这种奇谈怪论的形象比喻。它们都经过精心设计，匠心独具且外表迷人，并运用了非常复杂的技术。但是，它们本质上并不符合真正的科学理念和机械操作流程。它们完全脱离现实，也为科学界所不容。它们不过是妄图挑战自然规律的象征。最重要的是——它们总有一天会停下来。
蒸汽朋克（steam-punk）是一个合成词，由蒸汽（steam）和朋克（punk）两个词组成。蒸汽代表了以蒸汽机为动力的大型机械，象征着工业文明。朋克则是一种非主流的边缘文化，崇尚标新立异，但并非追求反社会。蒸汽朋克风格的作品，无论是文学、绘画还是其他种类，都着力表现落后与先进共存、魔法与科学共存的乌托邦式的一种奇幻景观。——译者注